(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
収納容器に、板状フェライトと、中心導体と、永久磁石を重ねて配置し、前記収納容器から延出した中心導体のリード部の端部と接続する導電性のタブ端子を備えた非可逆回路素子であって、
前記リード部は、板状フェライトと重ねられる中心導体の共通導体部を中心として放射状に所定の角度間隔をもって３方向へ放射状に延び、板状フェライトの外縁側部に現われて収納容器の外縁まで延出し、
収納容器内において前記リード部は接着剤により収納容器の内底面に直接固定され、もって前記リード部と前記収納容器との間でインピーダンス調整用のコンデンサを形成することを特徴とする非可逆回路素子。
【請求項２】
前記接着剤がシリコーンゴム接着剤であることを特徴とする請求項１に記載の非可逆回路素子。
【請求項３】
前記タブ端子は平坦な底面を有する略円柱形状、切頭円錐形状、押しピン形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の非可逆回路素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車電話、携帯電話等のマイクロ波帯の高周波部品として採用される非可逆素子、例えばアイソレータ、サーキュレータの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
アイソレータやサーキュレータ等の非可逆回路素子は、高周波信号を伝送方向のみに通過させ、逆方向への伝送を阻止する機能を有している。例えばアイソレータは、電力増幅器などと共にマザーボードに搭載され、マイクロ波回路の不整合などで生じた反射波による電力増幅器の動作不安定の防止や、破壊防止に用いられる重要なマイクロ波回路部品である。
【０００３】
非可逆回路素子は、入力端子、出力端子、及びダミー抵抗の接続などに使用されるポート部を有する。マイクロ波回路部品として電力増幅器などと共にマザーボードに搭載される。この場合、非可逆回路素子のマザーボードへの半田付けは、テープアンドリール（ｔａｐｅ−ａｎｄ−ｒｅｅｌ）形式で供給された非可逆回路素子を、マウンターにて機械実装することで、生産性を格段に向上することが行なわれている。
【０００４】
前記ポート部は通常０．１〜０．２５ｍｍの薄い銅板などで形成されていることが多く、先端を折り曲げて、実装用基板に半田付けされる構成になっている。しかしながら、このような薄い銅板だと外力の作用に対して変形し易く、端子が変形し、マザーボードの配線との間にギャップが生じて半田付け不良が発生し易いという問題があった。
【０００５】
このような問題に対して特許文献１では、剛性を有する端子支持部材と、前記端子支持部材の端部に設けられる端子部材（以下タブ端子と呼ぶ場合がある）を用いることを提案している。図６はその非可逆回路素子の外観斜視図を示し、図７は下ケース（本発明では収納容器）と端子支持部材との構成を示す分解斜視図である。
上ケース２５０と下ケース２０１との間には永久磁石、板状フェライト、中心導体、アース板、端子支持部材５０１等が重ねられて配置されている。端子支持部材５０１は３つの腕部２０２を備え、下ケース２０１の側面開口部から延出しており、各腕部２０２の先端側には端子部材５０２が配置される。図８は端子部材５０２の構成を示す断面図である。導電材料で形成された円柱状コンタクトリード３０１とその胴部の周囲を覆う誘電体材料３０２を備えており、誘電体材料３０２は下ケース２０１や端子支持部材５０１との絶縁を確保している。
中心導体のリード部４０１は前記側面開口部から端子部材５０２の円柱状コンタクトリード３０１の天面側３０６まで延出して電気的に接続されており、円柱状コンタクトリード３０１の底面側３０５は下ケース２０１の底面２４と略同一面となる様に構成される。
【０００６】
また特許文献２では、剛性を有する端子支持部材を絶縁体として構成することが開示されている。図９はその構成を用いてなる非可逆回路素子の一例を示す斜視図であり、図１０はその内部構造を示す分解斜視図である。端子支持部材１８はガラスエポキシ樹脂や、液晶ポリマーなど曲げ強度に強い材質で作られているので、外力が加わった場合でも、変形がほとんど無い。端子支持部材１８の腕の端部には貫通孔１９が設けられており、端子部材（タブ端子）５が中心導体４０のリード部２０の端部に形成された貫通孔２２と貫通孔１９に挿通してはんだ固定されている。なお、図１３、図１４においては、後述する本発明の非可逆回路素子と共通する部分には、同じ符号を付与している。
何れの場合も端子支持部材により支持される端子部材を介して、中心導体のリード部をマザーボードの配線と接続することで、端子部材に外力が作用しても容易にその平坦度が崩されること無く、良好な電気的接続を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２９４６０６号公報
【特許文献２】特開２００３−１２４７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら端子支持部材の剛性によって生じる幾つかの問題がある。従来技術の構成によれば、下ケースと端子部材の底面の平坦度は精度良く形成可能であり、形成後の変形も予防されるが、別途端子支持部材が必要であり、その分、部品費がかさみ、組立て工数を増加する。
また、各入出力端子のインピーダンスがずれてしまい、所望の電気的特性が得られない場合にその調整が困難であるという問題があった。
そこで本発明では、端子部材に外力が作用しても容易にその平坦度が崩されること無く、良好な電気的接続を可能であり、各入出力端子のインピーダンスがずれる場合でも、その調整が容易な非可逆回路素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、収納容器に、板状フェライトと、中心導体と、永久磁石を重ねて配置し、前記収納容器から延出した中心導体のリード部の端部と接続する導電性のタブ端子を備えた非可逆回路素子であって、前記リード部は、板状フェライトと重ねられる中心導体の共通導体部を中心として放射状に所定の角度間隔をもって３方向へ放射状に延び、板状フェライトの外縁側部に現われて収納容器の外縁まで延出し、収納容器内においてリード部は接着剤により収納容器に固定されることを特徴とする非可逆回路素子である。
【００１０】
前記接着剤は、ペースト状で供され、硬化後には適度な弾性を備えるのが好ましい。例えばディスペンサ（液体定量吐出装置）により供給可能な程度の粘度を備えるのが好ましいが、低粘度であると接着剤が漏れ出すなどするため、扱いが困難となる場合がある。そこで、接着剤の粘度は１００Ｐａ・ｓ以上とするのが好ましい。このような接着剤としてはシリコーンゴム接着剤を用いるのが好ましい。
接着剤は、中心導体のリード部と収納容器の内底面との間に充填される。収納容器は非可逆回路のグランドとして機能するため、リード部と収納容器、あるいは収納容器の内底面に配置されるアース板との間で生じる寄生容量によって接地コンデンサが形成され、インピーダンスを調整することが出来る。容量値はリード部とグランド間に充填される接着剤の量等によって調整することが出来る。また接着剤の硬化によって、収納容器にリード部が固着されるため、端子部材に外力が作用しても容易にその平坦度が崩されることが無い。
【００１１】
中心導体はＴＭ１１０モードで共振する前記共通導体部を中央部をとし、共通導体部から三方向に延長形成されたリード部とからなる。中心導体に高周波電流を流すと、板状フェライトに中心導体を囲む高周波磁界が生じ、永久磁石によって板状フェライトに回転磁界を生じさせることで、入力された高周波磁界は、板状フェライトを通過する際に偏波面が回転し、所定のリード部にのみ出力され、回路として非可逆性を持たせている。
【００１２】
前記中心導体は、ばね性を有する金属材料とするのが望ましい。例えばリン青銅からなる厚さ１００〜２５０μｍの薄板から形成するのが好ましい。これをエッチングしたり、金型で打ち抜いたりして中心導体が形成される。リン青銅は、優れた強度とばね特性から電気機器用材料として用いられ、また耐応力腐食割れに優れることにより、信頼性の高いばね材料として広く用いられている。この様なリン青銅を中心導体として用いることで、リード部は強度とばね性を兼ね備えたものとなる。なおリン青銅は、強度とばね性に対して電気抵抗率は相反する傾向にある。使用するばね性を有する金属材料の電気抵抗率が大きさによっては、表面にＡｕ、ＡｇあるいはＣｕなどの良導電率の金属をめっきするのが望ましい。
【００１３】
リード部の端部には貫通孔が形成されており、導電性のタブ端子が挿通され半田等の電気的接続部材により固定される。本発明における導電性のタブ端子は、平坦な底面を有する略円柱形状、切頭円錐形状、押しピン形状であるのが望ましく、鉄系、銅系、銀系、金系のいずれかの金属、あるいはそれらの何れかの合金を用いるのが好ましい。用いる金属材料の電気抵抗率が大きさによっては、表面にＡｕ、ＡｇあるいはＣｕなどの良導電率の金属をめっきするのが望ましい。
またマザーボードの配線と接続する底面側の形状については、加工が難しく、また接続面積が減少するなどにより問題が生じない範囲であれば、球状あるいは針状などとすることは許容される。
【００１４】
タブ端子はリード部の端部に形成された貫通孔に挿通されるため、単純な円柱形状の他に、切頭円錐形状であったり、途中に段差が設けられ細軸部と太軸部で構成された押しピン形状であったりするのがより好ましい。どちらの場合もリード部の端部に形成された貫通孔の孔径によって挿通が規制される。このためリード部の貫通孔にタブ端子が必要以上に差し込まれる事が無く、段差、あるいは傾斜によって、一義的にリード部からマザーボード側に現れるタブ端子の高さが決まり、タブ端子とマザーボートとの間隔を、容易にほぼ平行とすることが出来る。タブ端子のマザーボード側を太軸側とすることで、固着面積を増やして強度を増加させるとも出来る。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、端子部材に外力が作用しても容易にその平坦度が崩されること無く、良好な電気的接続を可能であり、各入出力端子のインピーダンスがずれる場合でも、その調整が容易な非可逆回路素子を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】マザーボードに実装された本発明の一実施例に係る非可逆回路素子の斜視図である。
【図２】本発明の一実施例に係る非可逆回路素子の分解斜視図である。
【図３】本発明の一実施例に係る非可逆回路素子に用いる中心導体の平面図である。
【図４】本発明の一実施例に係る非可逆回路素子に用いるタブ端子の斜視図である。
【図５】本発明の一実施例に係る非可逆回路素子のマザーボードへの実装状態を示す部分拡大図である。
【図６】従来の非可逆回路素子の一例を示す斜視図である。
【図７】従来の非可逆回路素子の構造を示す部分分解斜視図である。
【図８】従来の非可逆回路素子のマザーボードへの実装状態を示す部分拡大図である。
【図９】従来の非可逆回路素子の他の例を示す斜視図である。
【図１０】従来の非可逆回路素子の他の例を示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
終端抵抗を備えたアイソレータを例として、図面を用いて本発明の一実施例に係る非可逆回路素子について詳細に説明する。図１は、マザーボードに実装された本発明の一実施例に係る面実装型の非可逆回路素子の斜視図であり、図２は、本発明の一実施例に係る面実装型の非可逆回路素子の分解斜視図である。
この非可逆回路素子は、３方向に開口１３を有し、その内の一箇所には収納容器１０の外周から突き出た延長部１２が形成されている収納容器（下ケース）１０を備え、収納容器１０の内側に中心導体４０が配置され、そのリード部２０の内の一部を前記開口１３から外部へ延出させ、前記延長部の端部でタブ端子５と接続している。タブ端子５と接続されないリード部２０は延長部１２の上に配置された吸収抵抗Ｒと接続している。収納容器（下ケース）１０内には中心導体４０を含む複数の収容部材が配置され、内底面側から、下アース板６３、板状フェライト３０ｂ、中心導体４０、板状フェライト３０ａ、シールド板６０、下鉄板６５、永久磁石３、上鉄板７０が順に重ねられて収容される。さらに蓋１５が被せられて、収納容器１０と蓋１５とがはんだ等によるロウ付け、或いは、かしめ、溶接等により固定され、前記固定により生じる押圧力が前記収容部材に作用して、それらも合わせて固定される。
【００１８】
３箇所の開口１３からリード部２０と収納容器１０との間にシリコーンゴム接着剤をディスペンサ（定量吐出装置）により塗布する。リード部２０とタブ端子５に外力が作用しない状態にて乾燥器にて接着剤を硬化させる。硬化は接着剤の性能を劣化させない程度の温度で行なうが、条件は１００℃〜２００℃の温度で、３０分〜２時間程度の保持時間とするのが好ましい
【００１９】
図３は本実施例の面実装型非可逆回路素子で用いた中心導体４０の平面図である。中央部の共通導体部４５からリード部２０がθａ、θｂ、θｃの角度をもって三方向に延長形成され、途中でθｄの角度で屈曲している。基本的な設計として入出力端のインピーダンスを同じくするのであれば角度θａ、θｂ、θｃをそれぞれ１２０°とするが、アイソレータにおいては、動作周波数において、付加される終端抵抗Ｒにリアクタンス成分が多く含まれると、インピーダンスのずれが生じて電気的特性の劣化を招く。そこで、これを補償するため終端抵抗Ｒと接続するリード部２０と他のリード部２０との角度を１００°〜１２０°とする場合もある。この場合には高周波信号が入出力する他のリード部２０間の角度は１２０°〜１６０°となる。
中心導体４０の厚みは、リード部２０にばね性が付与される程度の厚みであれば良く、リン青銅薄板であれば、５０μｍ〜２５０μｍであるのが望ましい。中心導体４０の厚みが厚くなるに従って板状フェライト３０ａ，３０ｂ間に形成される空間が増加し、非可逆回路素子として動作するのに寄与しない漏洩磁束が増えるため薄く構成するのが望ましい。
またリード部の幅は捻りや横方向からの外力により、容易に変形が生じない程度の幅で設定すれば良く、リン青銅薄板で構成すれば、２ｍｍ〜５ｍｍであるのが望ましい。
【００２０】
図４（ａ）〜（ｄ）にタブ端子５の形状の一例を示す。円柱状（ａ）や切頭円錐形状（ｂ）、あるいは押しピン形状（ｃ），（ｄ）に形成される。なお押しピン形状とする場合に、細軸と太軸の中心は同心に無くても良い。中心を異ならせることも当然可能である。加工の容易さからは同心にあるのが好ましく、細軸側を円柱、あるいは切頭円錐形状とし、太軸側を多角形状にて形成しても良い。
【００２１】
図５はタブ端子５をリード部２０の端部の貫通孔２２に挿通し、はんだで固定した後、実装用部材２０４に配置して配線２０５と接続した場合の部分拡大断面図である。リード部２０はタブ端子５の近くまでシリコーンゴム接着剤により固定支持される。この為、前記収納容器１０の底面１１と前記タブ端子５の底面６とが略同一面に形成することが出来、端子部材に外力が作用しても容易にその平坦度が崩されること無い。
【００２２】
（実施例）
以下本発明に係る非可逆回路素子を詳細に説明する。なお、全体の構成は前項で既に説明した図１及び図２と同様なので、重複する部分については説明を略すこととする。ＳＰＣＣからなる収納容器１０の内側底面に０．１ｍｍ厚みの下アース板６３を配置した。収納容器１０には、下部Ｃｕ−中間部Ｎｉ−上部Ａｕの順に総厚み１０〜３０μｍのめっき層を形成している。
下アース板６３上には板状フェライト３０ｂが配置される。更にその上に中心導体４０を配置した。この中心導体４０は、厚さ１５０μｍのリン青銅をエッチングして形成されたものである。リード部２０は１２０°の角度をもって延出している。
【００２３】
高周波信号が入出力するリード部２０の端部にはφ０．６ｍｍの貫通孔２２が形成されている。細軸側がφ０．５０ｍｍ、太軸側がφ１．０ｍｍの押しピン形状に形成されたタブ端子５が前記貫通孔２２に挿通されて、タブ端子５の細軸側とリード部２０が半田にて接続されている。リード部２０の下部に現れるタブ端子５の長さは、その低面が収納容器１０の低面よりも約０．１ｍ低くなるように形成されている。
【００２４】
中心導体４０の上には板状フェライト３０ａが配置される。板状フェライト３０ａ、３０ｂとしてφ１７ｍｍ、０．５ｍｍ厚みで、比誘電率εｒが１１、飽和磁化４πＭｓが１１５ｍＴであり、誘電損失ｔａｎδεが２×１０−４のガーネットフェライトを用いた。
【００２５】
板状フェライト３０ａの上には、０．１ｍｍ厚みのシールド板６０、厚みが０．８ｍｍのＳＰＣＣからなる下鉄板６５、φ２０ｍｍで厚みが５ｍｍの永久磁石３、厚みが０．８ｍｍの上鉄板７０が順に重ねられて収容される。さらにＳＰＣＣからなり厚みが０．２ｍｍの蓋１５が配置され、収納容器１０の上端の折り返し部に、蓋１５の端部をかしめて収容部材とともに固定した。
前記永久磁石３はＬａ−Ｃｏ置換型フェライト磁石を用いた。磁気特性は、残留磁束密度（Ｂｒ）が４３０〜４５０ｍＴで、固有保磁力（ｉＨｃ）は３８２〜４１４ＫＡ／ｍである。
【００２６】
３箇所の開口１３にディスペンサによりシリコーンゴム接着剤を塗布した。粘度が１１０Ｐａ・ｓ、１ＭＨｚにおける比誘電率が３．５、誘電正接が５×１０−３、硬度がデュロメータＡ  ５０のシリコーンゴム接着剤である。１５０℃で３０分保持し硬化させて、リード部２０と収納容器１０とを固定した。
【００２７】
得られた面実装型非可逆回路素子をマザーボードに載置した。面実装型非可逆回路素子のタブ端子５との接続状態を確認する様に、配線に半田などの接続部材を塗布しないで載置し、この状態で２つのリード部２０と接続する配線間の抵抗値を確認した。その結果、面実装型非可逆回路素子のタブ端子間の抵抗値と差がなく良好な実装状態が得られることを確認した。
【符号の説明】
【００２８】
５  タブ端子
１０  収納容器
２０  リード部
３０ａ、３０ｂ  板状フェライト
４０  中心導体
３００  接着剤
【図１】
0005556120.tif 000002
【図２】
0005556120.tif 000003
【図３】
0005556120.tif 000004
【図４】
0005556120.tif 000005
【図５】
0005556120.tif 000006
【図６】
0005556120.tif 000007
【図７】
0005556120.tif 000008
【図８】
0005556120.tif 000009
【図９】
0005556120.tif 000010
【図１０】
0005556120.tif 000011